Czy zimne luty w puszce przyłączeniowej PV mogą spowodować wypalenie?
Spis treści
Krótka odpowiedź: Zimne luty w puszce przyłączeniowej to klasa wad, którą inżynierowie procesu w fabrykach modułów rozpoznają natychmiast, ponieważ połączenie wykonuje się na samym końcu linii, gdzie awaria oznacza utratę całego modułu. Przyczyna jest zwykle termiczna, a nie mechaniczna: lutownica lub głowica ma prawidłową temperaturę zadaną, ale połączenie nie osiąga jej wystarczająco długo, aby lut zwilżył i stopił się prawidłowo, więc połączenie wygląda na kompletne i mierzy się akceptowalnie w kontroli ciągłości, mając jednocześnie ułamek zamierzonej powierzchni styku. Tego rodzaju połączenie przechodzi test końcowy i ulega awarii w terenie podczas cykli termicznych. Odpowiedzią w zakresie kontroli nie jest ocena wizualna — jest to kontrolowany profil lutowania z zweryfikowanym czasem i temperaturą w miejscu połączenia, plus testy na rozciąganie lub odrywanie na próbce.
Produkcja modułów PV · autor: Jerry, Ooitech
Wprowadzenie produktu
Wielu inżynierów procesu w fabrykach modułów powie ci to samo. Po stronie puszka przyłączeniowa lutuje się tylko szynę zbiorczą i taśmę miedzianą, więc nawet zimny lut nie spowoduje awarii ani spalenia diody.
Na pierwszy rzut oka brzmi rozsądnie, prawda? Ale pomijają jeden ważny łańcuch reakcji. Prześledźmy go.
Najpierw, czym dokładnie jest zimny lut w puszce przyłączeniowej?
Zimny lut w puszce przyłączeniowej (pozorne lutowanie) to wada, w której wewnętrzne połączenie elektryczne nie jest lutowane w sposób trwały i ma słaby kontakt. Połączenie nie jest całkowicie przerwane. Powierzchnia styku po prostu się zmniejsza, więc lokalna rezystancja styku gwałtownie rośnie. Gdy prąd przepływa przez ten punkt o wysokiej rezystancji, generuje dużo ciepła Joule'a, a lokalna temperatura szybko rośnie.
Parametry techniczne
Zimne luty w puszce przyłączeniowej zwykle pojawiają się w jednym z czterech miejsc: połączenie przewodu diody z przewodnikiem miedzianym, połączenie szyny zbiorczej z przewodnikiem miedzianym, punkt lutowania przewodu wyprowadzającego oraz punkty lutowania między wewnętrznymi przewodnikami miedzianymi, blokami cynowymi i innymi modułami przewodzącymi. Te cztery dzielą się na dwie grupy: zimny lut w gałęzi diody (miejsce pierwsze) i zimny lut w pętli głównej (miejsca drugie, trzecie, czwarte).
| Typ usterki | Lokalizacja | Warunki pracy | Wynik |
|---|---|---|---|
| Zimny lut w gałęzi diody | Przewód diody do przewodnika miedzianego (miejsce 1) | Brak zacienienia, brak punktu gorącego | Brak prądu w gałęzi, złącze pozostaje chłodne, dioda prawidłowa |
| Zimny lut w gałęzi diody | Przewód diody do przewodnika miedzianego (miejsce 1) | Zacienienie, pęknięcie lub degradacja | Dioda obejściowa przewodzi, wysoki prąd przez złącze, gwałtowne nagrzewanie, termiczne uszkodzenie diody |
| Zimny lut w pętli głównej | Szyna zbiorcza / przewód wyprowadzający / przewodniki wewnętrzne (miejsca 2,3,4) | Praca przy pełnym prądzie | Złącze nagrzewa się w sposób ciągły, wypala diodę, spada zdolność do przewodzenia w kierunku zaporowym i przeciążalność prądowa |
Zalety techniczne
Zimny lut w gałęzi diody: W stabilnej pracy bez zacienienia i bez hotspotu w gałęzi nie płynie efektywny prąd roboczy, więc złącze się nie nagrzewa, a dioda pozostaje sprawna. Gdy jednak część ogniw zostanie zacieniona (ptasie odchody, opadłe liście, śnieg) albo pojawią się mikropęknięcia i spadek wydajności, dioda obejściowa przewodzi i pracuje przez długi czas. Duży prąd przepływa przez zimny lut o wysokiej rezystancji, złącze gwałtownie się nagrzewa, a temperatura diody gwałtownie rośnie. Po przekroczeniu granicznej temperatury złącza diody dioda obejściowa ulega przebiciu termicznemu, a puszka przyłączeniowa może nawet spłonąć.
Zimny lut w pętli głównej: Moduł pracuje przy pełnym prądzie przez cały czas wytwarzania energii, więc zimny lut stale się nagrzewa. Wnętrze puszki przyłączeniowej jest ciasne, a to ciepło wypala bezpośrednio diodę obejściową, obniżając jej rezystancję w kierunku zaporowym i przeciążalność prądową. Dodatkowo, jeśli jednocześnie wystąpi zacienienie i hotspot, dioda zostaje spolaryzowana w kierunku przewodzenia. Dioda już osłabiona ciepłem musi teraz przewodzić cały prąd obejściowy pętli, co łatwo wywołuje niekontrolowany wzrost temperatury i kończy się całkowitym wypaleniem oraz zwarciem.
Zastosowanie produktu
Gdy dioda ulegnie przebiciu i spaleniu, może pójść o krok dalej i wywołać łuk prądu stałego, a temperatury sięgają wtedy nawet 3000°C. To ostatecznie wypala puszkę przyłączeniową i może zapoczątkować pożar modułu.
Dlatego podczas eksploatacji elektrowni PV terminowe sprawdzanie zimnych lutów w puszkach przyłączeniowych naprawdę ma znaczenie. Obszar puszki przyłączeniowej można skanować kamerą termowizyjną. Zimny lut lub nienormalnie gorąca dioda pojawi się jako nieprawidłowo gorące miejsce na obrazie termicznym. Napraw lub wymień go od razu, a powstrzymasz rozprzestrzenianie się usterki, utrzymując stabilną pracę modułu.
Opinia Ooitech
To tak naprawdę pokazuje, że niezawodność puszki przyłączeniowej jest przesądzona na długo przed uruchomieniem elektrowni, właśnie na linii produkcyjnej, gdzie lutowane są złącza diod i szyn zbiorczych. Słabe lutowanie w tym miejscu nie zawodzi dziś, zawodzi lata później przy pierwszym poważnym hotspocie, dlatego kontrolowanie jakości lutowania w urządzeniach do modułów ma takie samo znaczenie jak każda technologia ogniw. Na naszych własnych liniach modułów pod klucz traktujemy lutowanie puszek przyłączeniowych i szyn zbiorczych jako twardy punkt kontrolny, a nie coś drugorzędnego. Jeśli chcesz zobaczyć, jak wykonuje się prawidłowy montaż i lutowanie modułów, kanał YouTube www.youtube.com/ooitech ma mnóstwo prawdziwych materiałów z fabryki, które warto obejrzeć.
Dalsza lektura i dane kontekstowe
Publiczne materiały referencyjne na ten temat, opublikowane przez organizacje, które utrzymują branżową mapę drogową technologii i dane rynkowe:
